Землесосные снаряды для разработки грун­тов на больших глубинах
Предельная глубина разработки грунтов при помощи обычных зем­лесосных снарядов лимитируется всасывающей способностью грунтовых насосов. При всасы­вании чистой воды увеличение глубины погру­жения всасывающей трубы отразится только на возрастании гидравлических потерь во вса­сывающем трубопроводе за счет увеличения его длины. Но при всасывании грунта, когда внутри трубы находится не чистая вода, а пульпа, плотность которой может на 20% и более превышать плотность чистой воды. В этом случае статический уровень пульпы во всасывающей трубе будет ниже уровня воды в водоеме. Для землесосного сна­ряда геометрической высотой всасывания является не расстояние до поверхности воды в водоеме, а расстояние от оси грунто­вого насоса до статического уровня пульпы во всасывающем трубопроводе. Это расстояние будет расти с увеличением глубины разработ­ки и плотности пульпы.
 
Практический предел глубины разработки для обычных землесосных снарядов составляет 18-20 м. При больших глубинах разработки фактическая геометрическая высота всасывания возрастает настолько, что делает малоэф­фективной  работу землесосного снаряда.
 
В крупном гидротехническом строительстве нередко возникает целесообразность или даже необходимость разработки грунтов на значи­тельно больших глубинах. Так, например, в районе намеченного к строительству Сале­хардского гидроузла (Нижняя Обь) установ­лено    повсеместное распространение    вечной мерзлоты. Талые грунты, годные для намыва плотин, находятся только в русле реки. При высоких бытовых горизонтах и ограниченной глубине разработки обычными землесосными снарядами (15 м) для добычи необхо­димого объема грунта пришлось бы вытягивать карьеры на значительное расстояние.
 
Сопоставление варианта использо­вания обычных снарядов с вариантом применения специального землесосно­го снаряда, позволяющего вести раз­работку на глубине до 40 м, показало, что расстояние от центра тяжести карьера до намываемого сооружения может быть уменьшено более чем в 2 раза, что при огромных объемах сооружения даст значительное сниже­ние стоимости работ.
 
Глубинные снаряды найдут широ­кое применение при добыче песчано-гравийных материалов. Заводом «Ле­нинская кузница» в 1966 г. построен глубинный землесосный снаряд типа 500-70Гл (рис. 5-90), предназначенный для разработки грунтов на глубине до 45 м.

 

Рис. 5-90. Землесосный снаряд 500-70Гл
а - продольный разрез; б - схема разработки больших и нормальных глубин; 1 - кормовой понтон; 2 - носовой понтон; 3 - главная ферма; 4 - рамоподъемный полиспаст; 5 - рама грунтозаборного устройства; 6 - промежуточный шарнир рамы грунтозаборного устройства; ; 7 - привод рыхлителя; 8 - грунтовой насос( первая ступень); 9 - то же ( вторая ступень); 10 - свайный аппарат
 
Землесосный снаряд рассчитан на разработку песков, песчано-гравийных грунтов, а также связных грунтов до плотных глин включительно. Произ­водительность в тяжелых грунтах со­ставит 400-500 м3грунта и в сред­них неслежавшихся песчано-гравий­ных 1000 м3и более грунта. Землесосный снаряд смонтирован на трех понтонах - одном кормовом и двух носовых, объединенных в одно целое мощной продольной фермой. Ферма воспринимает все основные внешние нагрузки. В носовой части фермы смонтированы блоки полиспа­ста для подъема и опускания грунтозаборного устройства.
 
Рама грунтозаборного устройства шарнирно опирается на кормовой пон­тон. Она имеет длину 62 м и состоит из двух шарнирно соединенных между собой частей, что позволяет работать на небольших и на больших глубинах. Для работы на небольших глубинах верхняя часть рамы закрепляется в го­ризонтальном положении (рис. 5-90,6), и изменение глубины разработки достигается при помощи промежуточного шарнира. Для работы на глубинах от 18 до 45 м рама выпрямляется, промежуточ­ный шарнир запирается накладками на болтах и рама грунтозаборного устройства получает возможность как одно целое поворачиваться в шарнире кормового понтона. Наличие проме­жуточного шарнира облегчает ввод глубинного земснаряда в забой. Привод фрезерного раз­рыхлителя смонтирован на нижней части ра­мы, электродвигатель мощностью 400 квт за­ключен в герметическую камеру.
 
Гибкие соединения на всасывающей трубе решены при помощи резиновых шлангов. Грунтовой насос первой ступени вместе со своим электродвигателем смонтирован в герметической капсуле, встроенной в верхнюю часть грунтозаборного устройства. Капсула специальным коридором сообщается с палу­бой кормового понтона.
 
При работе на полной глубине центр рабо­чего колеса грунтового насоса погружен в во­ду на 15 м, чем с избытком компенсируется превышение принятой глубины разработки грунта над нормальной. Грунтовой насос вто­рой ступени смонтирован на палубе кормового понтона. При небольших дальностях подачи пульпы предусмотрена возможность выключе­ния второй ступени.
 
Землесосный снаряд запроектирован со свайным папильонированием. Свайные направляющие закреплены на специальной верти­кальной ферме, которая в свою очередь мо­жет подниматься и опускаться в специальных направляющих.
 
На первом экземпляре снаряда свайный ход не сделан. Этот снаряд работает на тро­сах. Носовые папильонажные лебедки смонти­рованы на палубе кормового понтона, все остальные - на верхнем поясе главной про­дольной фермы.
 
В октябре 1969 г. этот снаряд успешно про­шел производственные испытания на строительстве Нижне-Камской ГЭС. Часовая произ­водительность оказалась существенно выше проектной.
 
В институте Гидропроект разработан новый глубинный землесосный снаряд. Запроектиро­ванному снаряду присвоено наименование 3000-90Гл, т. е. производительность по грунту 3000 м3/ч, развиваемый напор 90 м вод. ст. и Гл - глубинный. Глубина разработки 35 м. Грунтовой насос первой ступени на этом сна­ряде расположен не на раме рыхлителя, а в специальном понтоне, шарнирно связанном с основным корпусом. Такая компоновка по­зволила в 6 раз увеличить производительность (3 000 м3вместо 500 м3/ч), оставив примерно те же общие габариты машины.
 
Специальный понтон позволяет опустить ось грунтового насоса первой ступени на 2,5 мниже горизонта воды, что обеспечивает нормальный грунтозабор на глубине 35 м. Земснаряд 3000-90Гл не имеет обычных палубных надстроек.